Variations in Venusian atmospheric super-rotation caused by planetary-scale waves and ultraviolet cloud albedo

• Project/Area Number: 22KJ2987
• Project/Area Number (Other): 21J00351 (2021-2022)
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Multi-year Fund (2023); Single-year Grants (2021-2022)
• Section: 国内
• Review Section: Basic Section 17010:Space and planetary sciences-related
• Research Institution: The University of Tokyo (2023); Kyoto Sangyo University (2021-2022)
• Principal Investigator: 今井 正尭 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任助教
• Project Period (FY): 2023-03-08 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: 金星 / 大気力学 / 惑星気象 / あかつき / リモートセンシング

Outline of Research at the Start

金星大気スーパーローテーション (SR; 雲頂高度 70 kmで100 m/sに達し, 自転よりも速く回転する全球的な高速東西風) の形成と時間変動のメカニズムを解明するために, 惑星波の運動量輸送による直接的な寄与と, 紫外アルベドの変動を介した温度構造とそれに伴う熱潮汐波や子午面循環の変化による間接的な寄与, を同時に解き明かす. そのために, 惑星波の強度と紫外アルベドの関係を「あかつき」UVI の画像を用い放射輝度解析から定量的に評価し, その結果をベースに, 大気加熱量をアルベドによってパラメタライズしたGCM数値実験によってSRの現実的 変動を数値的に再現する.

Outline of Annual Research Achievements

本研究では, 金星大気スーパーローテーション (SR) 変動要因を解明と, SR 形成機構の全体像理解を目指している. そのために, (A) 惑星波 (Rossby波や Kelvin波) の消長が引き起こす紫外アルベドと大気加熱の変動の定量的評価, (B) 惑星波がもつ熱・運動量輸送の定量的評価, (C) 大気加熱の変動が子午面循環 ・熱潮汐波を介して金星 SRに与える影響の定量的評価, を観測データと数値モデルの比較横断的な解析から実施する.
金星の雲頂高度~70 kmでのRossby波による南北熱輸送について、2017年の観測ケースについて運動量輸送の上限値とと合わせて定量的な評価を継続してすすめ, 同時に金星探査機「あかつき」の他の時期の観測データ解析を実施した. 加えて、2018年の観測ケースで見られたKelvin波の詳細構造について解析を進めた。以上の結果は, 京都産業大学で開発されたAFES-Venus GCMによる数値実験結果との比較し、Rossby波・Kelvin波の3次元構造や時間発展に関する考察を深めた.
また, AFES-Venus GCM を用いて惑星波などの波動の励起と関連すると思われる雲頂高度より下層の~50 kmで見られる大気不安定や特徴的な渦構造に着目した数値実験データの解析を実施し, これによって大気中層から雲頂までの間で, 惑星波や子午面循環の3次元+時間変化に関する理解を深めた. さらに, これらの観測と数値実験を組みあせた金星大気の理解が進んだことで, 現在申請者が主体となって検討・開発を進める将来金星探査計画やFUJIN-2気球望遠鏡, 東京大学が建設する6.5-mTAO望遠鏡での将来的な金星観測につながる重要な知見を得た.

Research Products

• [Journal Article] Spectroscopic and Imaging Observation of the Venus Atmosphere by a Balloon-Borne Stratospheric Telescope FUJIN-2 (2023)
  • Author(s): Masataka IMAI, Makoto TAGUCHI, Yasuhiro SHOJI, Toshihiko NAKANO, Yukihiro TAKAHASHI, Mitsuteru SATO, Tatsuharu OHNO, Kyoko TANAKA, Shion MORI, Daisuke KOHNO, Ko HAMAMOTO, Seiko TAKAGI
  • Journal Title: Journal of Evolving Space Activities Volume: 1 Issue: 0 Pages: n/a
  • DOI: 10.57350/jesa.83
  • ISSN: 2758-1802
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Radiometric Calibration for a Multispectral Sensor Onboard RISESAT Microsatellite Based on Lunar Observations (2021)
  • Author(s): Imai Masataka、Kurihara Junichi、Kouyama Toru、Kuwahara Toshinori、Fujita Shinya、Sakamoto Yuji、Sato Yuji、Saitoh Sei-Ichi、Hirata Takafumi、Yamamoto Hirokazu、Takahashi Yukihiro
  • Journal Title: Sensors Volume: 21 Issue: 7 Pages: 2429-2429
  • DOI: 10.3390/s21072429
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Correlation analysis of Venus mesoscale UV features between 283 nm SO2 and 365 nm unknown absorber bands (2023)
  • Author(s): Masataka Imai, Gota Kajita, Hiroki Ando, Masahiro Takagi
  • Organizer: Japan Geoscience Union Meeting 2024
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Horizontal structure of wind and temperature associated with transient waves observed at the cloud top of Venus (2022)
  • Author(s): Masataka Imai, Toru Kouyama, Takeshi Horinouchi, Makoto Taguchi, Masahiro Takagi
  • Organizer: Japan Geoscience Union Meeting 2022
  • Invited
• [Presentation] RECENT HIGHLIGHTS ON THE VENUS SCIENCE FROM THE AKATSUKI MISSION (2022)
  • Author(s): Masataka Imai
  • Organizer: COPSAR 2022
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] HEAT AND ANGULAR MOMENTUM TRANSPORT INDUCED BY A 5-DAY TRANSIENT WAVE ON VENUS CLOUD TOP (2022)
  • Author(s): Masataka Imai, Toru Kouyama, Takeshi Horinouchi, Makoto Taguchi
  • Organizer: COPSAR 2022
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Spectroscopic and Imaging Observation of the Venus Atmosphere by a Balloon-Borne Stratospheric Telescope FUJIN-2 (2022)
  • Author(s): , Masataka Imai, Makoto Taguchi, Yasuhiro Shoji, Toshihiko Nakano, Yukihiro Takahashi, Mitsuteru Sato, Ko Hamamoto, Kyoko Tanaka, Shion Mori, Tatsuharu Ohno
  • Organizer: 33rd International Symposium on Space Technology and Science
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Topographic feature extraction from Akatsuki/LIR image using Conditional Generative Adversarial Network (CGAN) and Deep learning (2021)
  • Author(s): 今井 正尭, 神山 徹, 田口 真, 安藤 紘基, 高木 征弘
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2021年大会
• [Presentation] Lunar Observations with a Multispectral Sensor Onboard RISESAT Microsatellite and its Radiometric Calibration (2021)
  • Author(s): 今井 正尭, 栗原 純一, 神山 徹, 桒原 聡文, 藤田 伸哉, 坂本 祐二, 齊藤 誠一, 平田 貴文, 山本 浩万, 佐藤 悠司, 高橋 幸弘
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2021年大会
• [Presentation] 金星雲頂で卓越する 5 日周期擾乱の南北熱輸送 (2021)
  • Author(s): 今井 正尭, 神山 徹, 堀之内 武, 田口 真
  • Organizer: 日本気象学会 2021年度秋季大会
• [Presentation] LUNAR CALIBRATION AND ITS VALIDATION FOR A MULTISPECTRAL SENSOR ONBOARD RISESAT MICROSATELLITE, (2021)
  • Author(s): Masataka Imai, Junichi Kurihara, Toru Kouyama, Toshinori Kuwahara, Shinya Fujita, Yuji Sakamoto, Sei-Ichi Saitoh, Takafumi Hirata, Hirokazu Yamamoto, Yuji Sato, Yukihiro Takahashi
  • Organizer: 2021 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium
  • Int'l Joint Research